Способ определения ванадия (У) в сталях Советский патент 1992 года по МПК G01N31/22 

Изобретение относится к аналитической химии, а точнее к фотометрическим методам определения элементов. Наиболее эффективно оно может быть использовано при анализе сплавов и стали в заводских лабораториях и научно-исследовательских институтах.

Известны чувствительные фотометрические методы определения ванадия (V) с помощью 0,01 - диоксиазосоединений: пиридиновых - ПАР, ПАН, ПААК, ПААФ и их замещенных, тиазольных - ТААК, ТААФ и др. Общий недостаток всех рассматриваемых реагентов в большинстве случаев - необходимость предварительного отделения мешающих элементов путем осаждения, экстракции или ионообменной хроматографии, работа с летучими ядовитыми экстрагентами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ фотометрического определения ванадия (V) в легированных сталях с использованием в качестве органического реагента

(2-окси-3-хлор-5-нитробензол-1-азо-2-1-ок- си-5-нитробензол-1-азо-2-1-оксиаминонзф- талин-3,6 дисульфокислота).

Ванадий образует окрашенное в фиолетовый цвет комплексное соединение с галлионом в интервале рН 1-10. Равновесие в системе устанавливается -в течение часа или же при нагревании до 40°С. В качестве оптимального выбрана А - 630 нм. Кажущийся коэффициент молярного погашения Е 1,3х 10 .

Сущность прототипа заключается в том, что для анализа образца на содержание ванадия отбирают аликвоту по 5 мл, переносят в колбы емкостью 50 мл, добавляют по 2 мл 5%-ных растворов аскорбиновой кислоты и фторида аммония, 5 мл 0,05%-ного раствора галлиона. Устанавливают рН 3 и измеряют оптическую плотность на ФЭК-56 относительно раствора сравнения, содержащего все компоненты, кроме ванадия.

Недостатком метода является невысокая селективность, определению мешают большие количества Fe(lИ), Со2 TnVI).

з

Ё

V| VI 01

О О

О

Cr(lll), Ni(ll), Mo(VI). Малая чувствительность Еезо 1,3 x 104. Для быстрого образования окрашенного соединения необходимо нагревание до 40-45°С или же выдерживание раствора в течение часа. Таким образом, экспрессность метода также низка, что усложняет анализ, ограничивает возможности применения реагента для определения ванадия в объектах.

Целью изобретения является повышение чувствительности, избирательности, точности и ускорения анализа.

Поставленная цель достигается тем, что ванадий переводят в окрашенное комплексное соединение органическим реагентом, 2,7-бисазопроизводным хромотроповой кислоты на основе А аминоантипирина-(ан- типирин-2 СООН).

Наибольшая избирательность достигается при совместном введении в систему аскорбиновой кислоты и унитиола.

Предложенный нами реагент является высокочувствительным и достаточно избирательным для фотометрического определения ванадия, метод не требует экстрагирования органическими растворителями комплекса ванадия, предварительного отделения ванадия от сопутствующих элементов, время проведения анализа 10- 15 мин.

Способ осуществляется в следующей последовательности:

Навеску стали 0,1 г растворяют в 10 мл серной кислоты (1:5) при нагревании, затем добавляют 1 мл концентрированной азотной кислоты для растворения карбидов. Раствор выпаривают до образования влажных солей, полученные соли растворяют в дистиллированной воде, при нагревании, затем доводят объем до 100 мл. Аликвоту 2 мл переносят в мерную колбу емкостью 25 мл, добавляют 2 мл 1 % раствора аскорбиновой кислоты и 0,5 мл 0,05%-ного раствора унитиола, добавляют 7 мл ацетатного буфера (рН - 3,8) и 5 мл антипирина-2 СООН (конц. 2 х 10 М), контролируют рН 3,6-3,9, доводят полученный раствор до метки, затем фотометрируют. Фотометрирование проводят на 5реко1 - 21 при 620 нм, I 1 см. Содержание ванадия определяют по предварительно построенному калибровочному графику, пользуясь формулой:

г m Урбщ -100 /а,. 4 а-Ь-1000

где m - количество ванадия, найденное по калибровочному графику, мг;

Vo6u4 объем раствора анализируемого образца, мл;

а - объем аликвотной части, мл; b - навеска анализируемого образца, г. 5Пример конкретного выполнения.

1.Экспериментальная часть.

а) Стандартный раствор ванадия с концентрацией 1 мг/мл готовят растворением в воде точной навески N HWOs, с добавлени0 ем концентрированной НМОз. титр устанавливают титриметрически. Водные растворы готовят конкретно с учетом содержания основного вещества. В работе используют 1%-ный раствор аскорбиновой кислоты,

5 0,05%-ный раствор унитиола и ацетатный буфер, рН 3,8. Измерения оптической плотности выполняют на спектрофотометрах СФ-4Аи 5реко1 - 21, рН растворов контролируют на рН-метре - 5170.

0 б) Из графика зависимости оптической плотности комплекса от рН среды (рис. 1) видно, что ванадий (V) образует с антипири- ном-2 СООН соединение в интервале рН 3-5. Малиново-красный раствор бисазопро5 изводного хромотроповой кислоты в присутствии ионов ванадия (V) изменяет цвет до темно-синего, при этом на спектрах наблюдается как гиперхромное, так и батох- ромное смещение, от 550-570 нм до

0 610-620 нм.

По данным методов изомолярных серий, молярных отношений и сдвига равновесия ванадий с оптимальных условиях с реагентом образует комплекс с соотноше5 нием Me : R 1 : 2. Это подтверждается и тем, что число замещенных протонов в исследуемой реакции равно 2. Величину константы нестойкости определяют методом разбавления Бабкоона равна 1,12 х 1014для

0 комплекса ванадия с антипирином-2 СООН соответственно. Градуировочный график линеен а интервале 0,04-1,20 мкг/мл ванадия, а молярный коэффициент поглощения равен: Ебю 4, для соединений вана5 дня с антипирином-2 СООН.

в) Для определения ванадия в легированных сталях необходимо было устранить мешающее влияние железа, как основы сплавов, а также Си2 и Ni24. С этой целью

0 исследовали влияние NaF, аскорбиновой кислоты и унитиола, как маскирующих ком- плексообразователей на систему ванадий- антипирин-2 СООН.

2.Построение калибровочного графика 5 Берут стандартный образец 131. не содержащий ванадий, растворяют, взяв алик- воту 2 мл, добавляют 0,2: 0,5; 1: 1.5: 2 мл ЫНзУОз(Т 0,01 мг/мл). Затем вводят 2 мл 1%-ной аскорбиновой кислоты 0 5 мл

0,05%-ного унитиола и 7 мл ацетатного буфера. Прибавив 5 мл антипирина-2 СООН, фотометрируют относительно раствора холостого опыта (Я 620 нм; I 1 см). Пользуясь предварительно построенным калибровочным графиком и измеряя опти- ческую плотность аликвоты раствора анализируемого образца в тех же условиях,легко определяют содержание ванадия. На чертеже изображен грэдуировочный график.

3. Выполнение определения.

Навеску стали 0,1 г растворяют в 10 мл H2S04 (1:5), затем добавляют 1 мл НМОз (конц.) для окисления карбидов и выпаривают раствор до влажных солей. Обмывают стенки стакана водой и нагревают до полно- го растворения солей. После охлаждения переносят раствор в колбу емкостью 100мл и доводят дистиллированной водой до метки. В дальнейшем работа проводится с аликвотами.

К 2 мл анализируемого раствора прибавляют 2 мл аскорбиновой кислоты и 0,5 мл унитиола и 7 мл буфера. После введения 5 мл антипирина-2 СООН контролируют рН 3,7-3,8 и фотометрируют (А 620 нм, 1 1 см) относительно СО 131, не содержащего ванадий.

Данные о воспроизводимости результатов анализа различными способами приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, результаты определения ванадия в легированных сталях превышают по точности требования ГОСТ 12351-81.

Предлагаемый способ является экспрессным пегко осуществимым отличается избирательностью, точностью

По сравнению с базовым объектом (ГОСТ 12351-81) использование нашего способа исключает расход таких реактивов, как п-ятиокись ванадия (особо чистая) хлорная кислота, калий пиросернокислый, персульфат аммония, перманганат калия, кислота фенилантраниловая, мочевина, кислота фосфорная.

Кроме того, масса самих навесок можбт быть уменьшена в 5 раз, а само их количество - в2 раза, без изменения точности конечных результатов, так как способ более точный и чувствительный, чем существующие.

Предлагаемый способ позволяет также улучшить условия труда работников и способствует охране окружающей среды.

Формула изобретения Способ определения ванадия (V) в сталях, включающий перевод его в комплексное соединение с органическим реагентом и последующее фотометрирование, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, избирательности, точности, а также ускорения анализа, в качестве органического реагента используют антипи- рин-2СООН, а перевод в комплексное соединение осуществляют в присутствии аскорбиновой кислоты и унитиола при рН среды 3,6-3,9.

Изобретение относится к способам фотометрического определения ванадия (V) и может быть использовано с целью повышения чувствительности, избирательности, точности и ускорения анализа сплавов. Сущность предложения заключается в переводе ванадия (V) в комплексное соединение с ан- типирином-2 СООН в присутствии аскорбиновой кислоты и унитиола при рН среды 3,6-3,9. 1 табл., 1 ил.

1,1501,086

1,1501,085

1,06 1,0051.068 1,28-10- 1,066f 1,081 1,083 1,005±7,95х 1,085

1,0115хЮ-2 1,079

0,2550,310

0,2550,275

0,260,2600,256 7,07-Ю- 0,256t 0,288 0,288

0,,39х 0,260

0,255хЮ- 0,29«

1,178 1,176

1-10- 1,08313, 1,181 х .1SO

1,182

1,173 1,13-Ю 1,179t1.65-IO

,66

. ,45

S5,«i3

0,236

.«о.,

0,28$±4,}0х 0,245 0,237 1,11-10 х 10 «6,245

0,231F - 3,72

0,23713,26-10-1

0,1

6 рН